Номер 232, страница 54 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

232. Рассчитайте массы:

а) одного атома азота;

б) трёх молекул озона;

в) восьми нитрат-ионов;

г) пяти ионов аммония.

Для решения этой задачи необходимо использовать молярную массу и число Авогадро. Масса одной частицы (атома, молекулы или иона) вычисляется как отношение молярной массы вещества (M) к числу Авогадро ($N_A$). Масса нескольких частиц равна массе одной частицы, умноженной на их количество.

При расчете масс ионов мы будем пренебрегать массой электронов, так как она ничтожно мала по сравнению с массой протонов и нейтронов в ядре. Таким образом, масса иона принимается равной массе соответствующего нейтрального атома или группы атомов.

Используемые значения относительных атомных масс: $A_r(N) = 14$, $A_r(O) = 16$, $A_r(H) = 1$.

Дано:

а) 1 атом азота (N)

б) 3 молекулы озона (O₃)

в) 8 нитрат-ионов (NO₃⁻)

г) 5 ионов аммония (NH₄⁺)

Постоянная Авогадро, $N_A \approx 6,022 \times 10^{23}$ моль⁻¹

Перевод молярных масс в систему СИ (кг/моль):

Молярная масса атомов азота (N): $M(N) = 14 \text{ г/моль} = 0,014 \text{ кг/моль}$

Молярная масса озона (O₃): $M(O_3) = 48 \text{ г/моль} = 0,048 \text{ кг/моль}$

Молярная масса нитрат-ионов (NO₃⁻): $M(NO_3^-) = 62 \text{ г/моль} = 0,062 \text{ кг/моль}$

Молярная масса ионов аммония (NH₄⁺): $M(NH_4^+) = 18 \text{ г/моль} = 0,018 \text{ кг/моль}$

Найти:

а) $m(N)$ — массу одного атома азота;

б) $m(3 \times O_3)$ — массу трёх молекул озона;

в) $m(8 \times NO_3^-)$ — массу восьми нитрат-ионов;

г) $m(5 \times NH_4^+)$ — массу пяти ионов аммония.

Решение:

Общая формула для расчёта массы $N$ частиц:

$m = N \times \frac{M}{N_A}$

а) одного атома азота;

Молярная масса атомарного азота (N) составляет $M(N) = 14$ г/моль. Количество частиц $N=1$.

$m(N) = 1 \times \frac{M(N)}{N_A} = \frac{14 \text{ г/моль}}{6,022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 2,325 \times 10^{-23} \text{ г}$

Ответ: масса одного атома азота приблизительно равна $2,325 \times 10^{-23}$ г.

б) трёх молекул озона;

Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода (O₃). Её молярная масса равна $M(O_3) = 3 \times A_r(O) = 3 \times 16 = 48$ г/моль. Количество частиц $N=3$.

$m(3 \times O_3) = 3 \times \frac{M(O_3)}{N_A} = 3 \times \frac{48 \text{ г/моль}}{6,022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = \frac{144 \text{ г}}{6,022 \times 10^{23}} \approx 2,391 \times 10^{-22} \text{ г}$

Ответ: масса трёх молекул озона приблизительно равна $2,391 \times 10^{-22}$ г.

в) восьми нитрат-ионов;

Нитрат-ион имеет формулу NO₃⁻. Его молярная масса рассчитывается как сумма молярных масс составляющих его атомов: $M(NO_3^-) = A_r(N) + 3 \times A_r(O) = 14 + 3 \times 16 = 62$ г/моль. Количество частиц $N=8$.

$m(8 \times NO_3^-) = 8 \times \frac{M(NO_3^-)}{N_A} = 8 \times \frac{62 \text{ г/моль}}{6,022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = \frac{496 \text{ г}}{6,022 \times 10^{23}} \approx 8,237 \times 10^{-22} \text{ г}$

Ответ: масса восьми нитрат-ионов приблизительно равна $8,237 \times 10^{-22}$ г.

г) пяти ионов аммония.

Ион аммония имеет формулу NH₄⁺. Его молярная масса рассчитывается как сумма молярных масс составляющих его атомов: $M(NH_4^+) = A_r(N) + 4 \times A_r(H) = 14 + 4 \times 1 = 18$ г/моль. Количество частиц $N=5$.

$m(5 \times NH_4^+) = 5 \times \frac{M(NH_4^+)}{N_A} = 5 \times \frac{18 \text{ г/моль}}{6,022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = \frac{90 \text{ г}}{6,022 \times 10^{23}} \approx 1,495 \times 10^{-22} \text{ г}$

Ответ: масса пяти ионов аммония приблизительно равна $1,495 \times 10^{-22}$ г.